材料分析方法复习总结
材料分析方法重点总结

材料分析⽅法重点总结1.(1)试说明电⼦束⼊射固体样品表⾯激发的主要信号、主要特点和⽤途。
(2)扫描电镜的分辨率受哪些因素影响? 给出典型信号成像的分辨率(轻元素滴状作⽤体积),并说明原因。
(3)⼆次电⼦(SE)信号主要⽤于分析样品表⾯形貌,说明其衬度形成原理。
(4)⽤⼆次电⼦像和背散射电⼦像在显⽰表⾯形貌衬度时有何相同与不同之处?答:(1)背散射电⼦:能量⾼;来⾃样品表⾯⼏百nm深度范围;其产额随原⼦序数增⼤⽽增多.⽤作形貌分析、成分分析以及结构分析。
⼆次电⼦:能量较低;来⾃表层5-10nm深度范围;对样品表⾯形貌⼗分敏感.不能进⾏成分分析.主要⽤于分析样品表⾯形貌。
吸收电⼦:其衬度恰好和SE或BE信号调制图像衬度相反;与背散射电⼦的衬度互补.吸收电⼦能产⽣原⼦序数衬度,即可⽤来进⾏定性的微区成分分析.透射电⼦:透射电⼦信号由微区的厚度、成分和晶体结构决定.可进⾏微区成分分析.特征X射线: ⽤特征值进⾏成分分析,来⾃样品较深的区域俄歇电⼦: 各元素的俄歇电⼦能量值低;来⾃样品表⾯1-2nm范围。
适合做表⾯分析.(2)影响因素:电⼦束束斑⼤⼩,检测信号类型,检测部位原⼦序数.信号⼆次电⼦背散射电⼦吸收电⼦特征X射线俄歇电⼦分辨率 5~10 50~200 100~1000 100~1000 5~10对轻元素,电⼦束与样品作⽤产⽣⼀个滴状作⽤体积(P222图)。
⼊射电⼦在被样品吸收或散射出样品表⾯之前将在这个体积中活动。
AE和SE因其本⾝能量较低,平均⾃由程很短,因此,俄歇电⼦的激发表层深度:0.5~2 nm,激发⼆次电⼦的层深:5~10 nm,在这个浅层范围,⼊射电⼦不发⽣横向扩展,因此,AE和SE只能在与束斑直径相当的园柱体内被激发出来,因为束斑直径就是⼀个成象检测单元的⼤⼩,所以它们的分辨率就相当于束斑直径。
BE在较深的扩展体积内弹射出,其分辨率⼤为降低。
X射线在更深、更为扩展后的体积内激发,那么其分辨率⽐BE更低。
《材料现代分析方法》总结

《材料现代分析方法》总结《材料现代分析方法》是一门综合性的学科,研究材料的组成、结构、性能和相互作用等方面的分析方法。
它涉及到物理、化学、材料科学等多个学科领域,对于提高材料的质量、性能和稳定性具有重要的意义。
本课程的学习,对于培养学生的综合素质和动手能力有着重要的作用。
通过本课程的学习,我对材料的分析方法有了更深入的了解,对于材料科学研究有着更为全面的认识。
材料现代分析方法涵盖了各种物理、化学、电子显微镜、X射线衍射、质谱、光谱等各种详细的分析方法,这些方法可以全面了解材料的成分、结构和性能等特征。
例如,通过使用电子显微镜可以观察材料的微观形貌和晶体结构,通过X射线衍射可以确定材料的晶体结构,通过光谱分析可以确定材料的化学成分等。
在课程学习中,我对于材料分析方法的基本原理有了更深刻的理解。
例如,质谱分析是利用质谱仪将物质分离、检测、鉴定和分析的技术方法,原理是将原子或分子加速至高速,然后经由离子源加入其中,使样品中的原子或分子电离形成离子,接着通过外界的电场、磁场和电场等仪器来对离子进行分析和测量。
通过质谱分析,可以准确了解材料的成分和结构。
另外,在课程学习中,我还学习了许多实际应用的例子,例如用于铁路轨道的材料分析方法。
铁路轨道是国民经济中重要的基础设施之一,材料分析方法在轨道的材料研究和质量检测中起着关键作用。
通过电子显微镜和X射线衍射等技术,可以对轨道材料的晶体结构、硬度和耐磨性等性能进行分析,从而保证轨道的质量和安全。
此外,材料现代分析方法在材料科学研究领域的应用也具有广泛的前景。
通过使用各种分析方法,可以对材料的特性、性能和结构等进行全面的了解。
例如,在材料研究领域,可以利用X射线衍射技术来确定材料的晶体结构,通过质谱分析技术来分析材料的成分,通过光谱分析技术来研究材料的电学性质等。
这些分析方法的应用,将进一步推动材料科学的发展和进步。
总之,《材料现代分析方法》是一门非常重要的学科,它涵盖了各种分析方法和技术,使我们能够全面了解和研究材料的组成、结构和性能等特征。
材料分析方法总结

第一章 X 射线物理学基础一、X 射线产生的主要装置和条件 主要装置:阳极靶材、阴极灯丝条件:a. 大量自由电子;b. 定向高速运动;c. 运动路径上遇到障碍(靶材)二、短波限一个电子在与阳极靶撞击时,把全部能量给予一个光子,这就是一个光量子所能获得的最大能量,即:h c/λ=eU ,此时光量子的波长即为短波限λSWL 。
三、连续X 射线(强度公式)大量电子在与靶材碰撞的过程中,能量不断减小,光子所获得的能量也不断减小,形成了一系列由短波限λSWL 向长波方向发展的连续波谱。
连续谱强度21iZU K I四、特征X 射线(莫塞莱定律)当X 射线管两端的电压增高到某一特定值U k 时,在连续谱的特定的波长位置上,会出现一系列强度很高,波长范围很窄的线状光谱,它们的波长对一定材料的阳极靶材有严格恒定的数值,此波长可作为阳极靶材的标志或特征,所以称为特征谱或标识谱。
莫塞莱定律:Z K 21) U - U ( i K I m n 3 (Un 为临界激发电压,原子序数Z 越大,Un 越大)五、X 射线吸收(透射)公式——(质量吸收系数:单质、化合物(固溶体、混合物)) 单质 m tm m e I eI I 00化合物ni i mim w 1六、光电效应、荧光辐射、俄歇效应光电效应:当入射X 射线光量子能量等于或略大于吸收体原子某壳层电子的结合能时,电子易获得能量从内层逸出,成为自由电子,称为光电子,这种光子击出电子的现象称为光电效应。
荧光辐射:因光电效应处于相应的激发态的原子,将随之发生如前所述的外层电子向内层跃迁的过程,同时辐射出特征X 射线,称X 射线激发产生的特征辐射为二次特征辐射,称这种光致发光的现象为荧光效应。
俄歇效应:原子K 层电子被击出后, L 层一个电子跃入 K 层填补空位,而另一个L 层电子获得能量逸出原子成为俄歇电子,称这种一个K 层空位被两个 L 层空位代替的过程为俄歇效应。
光电效应——光电子荧光辐射——荧光X 射线(二次X 射线) 俄歇效应——俄歇电子七、吸收限及其两个应用:滤波片的选择、靶材的选择吸收限:欲激发原子产生K、L、M等线系的荧光辐射,入射X 射线光量子的能量必须大于或至少等于从原子中击出一个K、L、M层电子所需的能量W K、W L、W M,如,W K= h K = hc / K,式中, K、 K是产生K系荧光辐射时,入射X射线须具有的频率和波长的临界值。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析方法是一种用于研究材料性质和品质的科学手段。
随着科技的不断进步,各种材料分析方法也不断涌现,为我们认识材料的微观结构和性能提供了强有力的工具。
本文将就几种常见的材料分析方法进行简要介绍和分析。
一、X射线衍射(XRD)X射线衍射是一种通过材料中晶体的结构信息而研究物质性质的方法。
当X射线照射到晶体上时,由于晶体的晶格结构,X射线会发生衍射现象,形成特定的衍射图样。
通过分析和解读衍射图样,我们可以获得晶体的晶胞参数、晶体结构和晶体取向等信息。
该方法非常适合用于分析晶体材料、无定形材料和薄膜等样品的结构特性。
二、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种利用电子束与物质相互作用产生的信号来观察和分析材料微观形貌和结构的仪器。
相比传统光学显微镜,SEM具有更高的分辨率和放大倍数,可以观察到更小尺寸的样品结构和表面形貌。
通过SEM的图像分析,可以得到材料表面形貌、粒径分布、表面缺陷和微观结构等信息,对于材料的微观性能研究和质量控制具有重要意义。
三、傅里叶变换红外光谱(FTIR)傅里叶变换红外光谱是一种通过检测材料在红外波段的吸收和散射谱线,来研究材料组成和化学结构的方法。
物质的分子具有特定的振动模式,当红外辐射通过样品时,根据样品对不同波长的红外辐射的吸收情况,我们可以获得样品分子的化学键、官能团和其他结构信息。
因此,FTIR可用于鉴定和分析有机物、聚合物和无机物等材料。
四、热重分析(TGA)热重分析是利用材料在升温或降温过程中质量的变化来研究材料热特性和失重行为的方法。
在TGA实验中,材料样品被加热,同时装有高精度天平的仪器记录样品质量的变化。
通过分析反应前后质量变化曲线,我们可以推断样品中的各类组分和反应过程。
TGA在材料的热稳定性、相变行为、降解特性和组分分析等方面起着重要作用。
五、原子力显微镜(AFM)原子力显微镜是利用探测器的探针扫描物体表面的力的变化来观察样品的表面形貌和研究材料的物理性质。
材料分析测试方法考点总结

材料分析测试方法XRD1、x-ray 的物理基础X 射线的产生条件:⑴ 以某种方式产生一定量自由电子⑵ 在高真空中,在高压电场作用下迫使这些电子做定向运动⑶ 在电子运动方向上设置障碍物以急剧改变电子运动速度→x 射线管产生。
X 射线谱——X 射线强度随波长变化的曲线:(1)连续X 射线谱:由波长连续变化的X 射线构成,也称白色X 射线或多色X 射线。
每条曲线都有一强度极大值(对应波长λm )和一个波长极限值(短波限λ0)。
特点:最大能量光子即具有最短波长——短波限λ0。
最大能量光子即具有最短波长——短波限λ0。
影响连续谱因素:管电压U 、管电流 I 和靶材Z 。
I 、Z 不变,增大U→强度提高,λm 、λ0移向短波。
U 、Z 不变,增大I ;U 、I 不变,增大Z→强度一致提高,λm 、λ0不变。
(2)特征X 射线谱:由一定波长的若干X 射线叠加在连续谱上构成,也称单色X 射线和标识X 射线。
特点:当管电压超过某临界值时才能激发出特征谱。
特征X 射线波长或频率仅与靶原子结构有关,莫塞莱定律特定物质的两个特定能级之间的能量差一定,辐射出的特征X 射线的波长是特定。
特征x 射线产生机理:当管电压达到或超过某一临界值时,阴极发出的电子在电场加速下将靶材物质原子的内层电子击出原子外,原子处于高能激发态,有自发回到低能态的倾向,外层电子向内层空位跃迁,多余能量以X 射线的形式释放出来—特征X 射线。
X 射线与物质相互作用:散射,吸收(主要)(1)相干散射:当X 射线通过物质时,物质原子的内层电子在电磁场作用下将产生受迫振动,并向四周辐射同频率的电磁波。
由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称相干散射→ X 射线衍射学基础 ()σλ-=Z K 1(2)非相干散射:X 射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时电子获得一部分动能成为反冲电子,X 射线光子离开原来方向,能量减小,波长增加,也称为康普顿散射。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析方法是指通过一系列科学技术手段对材料进行分析和测试,以获取材料的组成、结构、性能等信息的过程。
材料分析方法在材料科学领域具有重要意义,它为材料研究和工程应用提供了可靠的数据支持。
下面将对常见的材料分析方法进行总结和介绍。
一、光学显微镜。
光学显微镜是一种常用的材料分析仪器,它能够通过光学放大原理对材料进行观察和分析。
通过光学显微镜可以观察材料的表面形貌、结构特征和晶体形貌,对金相组织、晶体缺陷等进行分析。
光学显微镜操作简单,成本低,适用于金属、陶瓷、塑料等材料的分析。
二、扫描电子显微镜(SEM)。
扫描电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,它通过电子束与样品相互作用,利用信号的不同来获取样品表面形貌、成分分布、晶体结构等信息。
SEM具有高放大倍数、高分辨率、能够对非导电材料进行分析等特点,适用于金属、陶瓷、复合材料等材料的表面形貌和微观结构分析。
三、X射线衍射(XRD)。
X射线衍射是一种利用X射线与材料相互作用来获取材料结构信息的方法。
通过X射线衍射可以确定材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶格常数等信息,对于无机材料、金属材料、无机非金属材料的结构分析具有重要意义。
四、质谱分析。
质谱分析是一种通过对材料中各种元素进行分析和检测,以获取材料成分和含量信息的方法。
质谱分析具有高灵敏度、高分辨率、能够对微量元素进行分析的特点,适用于材料成分分析、材料表面成分分析等领域。
五、热分析。
热分析是一种通过对材料在控制温度条件下的物理、化学性质变化进行分析的方法。
常见的热分析方法包括热重分析(TG)、差热分析(DSC)、热膨胀分析(TMA)等,它们可以用于材料的热稳定性、热动力学参数、相变温度等方面的分析。
六、原子力显微镜(AFM)。
原子力显微镜是一种近场显微镜,它能够对材料表面进行原子尺度的表征和分析。
AFM具有高分辨率、三维表征、原子尺度的表面形貌分析等特点,适用于纳米材料、生物材料、薄膜材料等的表面形貌和性能分析。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料是现代工业中不可缺少的一环,而材料的质量也直接影响着产品的性能和品质。
为了保证材料的质量,科学家们在不断探索新的材料分析方法。
本文将对几种常用的材料分析方法进行总结。
1. X射线衍射法X射线衍射法是一种广泛应用于材料分析的非破坏性测试方法。
它通过将X射线投射到材料上,并记录反射和散射的X射线来分析材料的晶体结构和化学成分。
这种方法适用于分析晶体,陶瓷、金属、粉末、涂料等材料的结构。
2. 扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种通过扫描专用电子束来实现高分辨率成像的仪器。
它主要用于表面形貌和微观结构的分析。
这种方法适用于分析金属、陶瓷、高分子材料、纳米颗粒等材料。
3. 原子力显微镜(AFM)原子力显微镜(AFM)是一种利用扫描探针进行表面成像的技术。
探针末端的尖端可以感知为表面提供足够的分辨率和精度。
这种方法适用于对纳米颗粒、表面形貌、物性、焊点和电性进行研究。
AFM在纳米领域的研究中应用广泛。
4. 操作模态分析(OMA)操作模态分析(OMA)是一种实验模态分析技术,通过对振动信号的处理和分析来实现材料的动态特性分析。
这种方法适用于设计振动器件、安装大型机器及其分析结构和疲劳寿命。
在固体、液体、气体中的物理情况下可以应用到OMA分析中。
5. 热重分析(TGA)热重分析(TGA)是一种非常有用的方法,可以在微观和宏观水平上实现对材料特性的分析。
它利用热重量差法分析在升温和等温条件下,材料的重量以及重量变化和热学性质。
这种方法适用于材料的分解、氧化和变化温度的测定。
同时还可以提供实际应用中需要的材料密度、表面面积、孔隙度及扰动过程参数等信息。
在工程领域中,材料分析是非常重要的一环,实现高质量,健康和可持续的生产会更加有挑战和漫长。
因此,科学家们一直在不断寻找新的材料分析方法,并不断完善现有的方法。
综合以上几种方法的优缺点,选择合适的方法来分析材料,可以有效提高材料质量,减少生产成本,提升产品品质。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析方法是指一套用于对材料进行结构、成分、性能等方面的分析与测试的手段和技术。
材料分析方法的选择和应用能够帮助科研人员、工程师等从不同的角度了解材料的实际情况,进一步改进材料的性能,提高材料的应用价值。
本文将从几个主要的材料分析方法进行总结。
1.光学分析方法光学分析方法是利用光学原理对材料进行观测、测量和分析的方法。
常见的光学分析方法包括光学显微镜观察、扫描电子显微镜(SEM)观察、透射电子显微镜(TEM)观察等。
这些方法可以用来观察材料的表面形貌、内部结构、晶体缺陷等,对材料的性能和结构进行分析。
2.物理分析方法物理分析方法是通过对物理性质的测量与测试来分析材料的方法。
常见的物理分析方法包括热分析、电学测试、磁学测试等。
热分析方法可以通过对材料在不同温度下的热行为进行测试,了解材料的热稳定性、热膨胀性等;电学测试可以通过测量材料的导电、绝缘性能等来了解材料的电学特性;磁学测试可以测量材料的磁性,包括磁化率、磁导率等。
这些方法可以用来分析材料的物理性质以及材料与外界的相互作用。
3.化学分析方法化学分析方法是通过对材料进行化学性质的测量与测试来分析材料的方法。
常见的化学分析方法包括光谱分析、质谱分析、电化学分析等。
光谱分析可以通过测量材料对光的吸收、发射等来推断其成分,可以用来分析材料的种类、含量等;质谱分析可以通过测量材料中的分子或原子的质谱图谱来分析其化学成分;电化学分析可以通过测量材料在电场或电流的作用下的化学反应来分析其化学性质。
这些方法可以用来分析材料的成分、结构和化学性质等。
4.结构分析方法结构分析方法是通过对材料的晶体结构、分子结构等进行表征和分析来了解材料的性质和性能。
常见的结构分析方法包括X射线衍射分析、核磁共振分析、电子衍射分析等。
X射线衍射分析可以通过测量材料对X射线的散射来推断其晶体结构;核磁共振分析可以通过测量材料中原子核的共振频率来了解其分子结构。
这些方法可以用来研究材料的晶体结构、分子结构、晶格缺陷等。
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1. 已知某原子的光谱项,能够用能级示意图表示出其光谱支项与塞曼能级。
原子能级由符号n M L J 表示,其中n表示主量子数,即原子层数。
M是J可能存在的个数,一般为2S+1或2L+1;L一般用大写字母S、P、D、F、G等表示,分别表示L的值是0,1,2,3,4…;例如:某原子的一个光谱项为23P J,即有n=2,L=1,设S=1,(故M=2S+1=3),则J=2,1,0。
当J=2时,M J=0,±1,±2;J=1时,M J=0,±1;J=0时,M J=0。
23P J光谱项及其分裂所示。
2. 掌握满带、禁带、价带、导带以及费米能的概念。
满带:能带中的所有能级(能态)都被电子填满;禁带:原子不同能级分裂的能带之间存在间隙;价带:与原子基态价电子能级相应的能带称为价带;导带:与原子激发态能级相应的能带成为导带。
费米能:绝对零度时固体中电子占据的最高能级称为费米能级,其能量称为费米能E F 3.能够在给定晶体结构(如简单立方晶胞、面心立方晶胞),在其中画出(001), (002), (003) 等晶面,根据干涉指数的定义,回答由干涉指数表示的晶面上是否一定有原子的分布,为什么?画晶面(注意:晶面指数是截距的倒数。
)干涉指数定义为可带有公约数n的晶面指数[n(hkl)],即为广义的晶面指数。
干涉指数表示的晶面并不一定是晶体中的真实原子面,也就是说干涉指数表示的晶面并不一定有原子分布。
因为若将干涉指数按比例约分后,最后干涉指数还是还原为晶面指数,所以只用晶面空间方位来标识晶面。
4. 掌握由倒易矢量性质,倒易点阵与正点阵关系推导出立方晶系晶面间距公式的推导过程。
根据(r*HKL)=1/d2HKL,按照矢量点积的公式,可确定1/d2HKL=(Ha*+Kb*+Lc*)(Ha*+Kb*+Lc*)=H2(a*)2+K2(b*)2+L2(c*)2+2HK(a*∙b*)+2HL(a*∙c*)+2KL(b*∙c*) 又有,(a*)2=(b*)2=(c*)2=1/a2,cosα*=cosβ*=cosγ*=01/d2HKL=H2+K2+L2a2d HKL=√H2+K2+L25. 掌握晶带定理及晶带轴计算方法。
晶体中,与某一晶向[uυω]平行的所有(HKL)晶面属于同一晶带,成为[uυω]晶带;其中u、υ、ω为晶带轴指数。
晶带定理:Hu+K υ+Lω=0根据晶带定理,已知某一晶带中任意两个晶面(H1K1L1)、(H2K2L2)得出:u:ν:ω=( K1L2–K2L1): (L2H2-L2H1): (H1K2-H2K1)6、掌握辐射的吸收和吸收光谱、辐射的发射和发射光谱概念,以及特征谱的范围。
辐射的吸收:辐射通过物质时,某些频率的辐射被组成物质的粒子选择性的吸收从而使辐射强度变弱的现象。
吸收光谱:辐射被吸收程度对ν或λ的分布。
辐射的发射:物质吸收能量后,产生电磁辐射的现象。
辐射的发射,前提是使物质吸收能量。
发射光谱:发射辐射的强度对ν或λ的分布。
特征谱包括:吸收光谱、发射光谱、拉曼散射光谱和光电子能谱等。
7、退激发的概念及两种相互竞争的方式(发射特征X射线和发射俄歇电子)基本过程,掌握俄歇电子的标识。
退激发:X射线激发固体中原子内层电子使原子电离,原子在发射光电子的同时内层出现空位,此时原子处于激发态,将发生较外层电子向空位跃迁以降低原子能量的过程,此过程称为退激发过程。
发射X射线过程:原子的退激发以发射X射线的方式进行。
原子内层出现空位,较外层电子向内层辐射跃迁,发射的辐射就是X射线,其光子频率决定于电子跃迁前和跃迁后的能级差。
发射俄歇电子过程:原子的退激发不是以发射X射线的方式进行,而是以发射俄歇电子的方式进行。
8、了解X 射线的产生过程,连续X 射线谱及特征X 射线谱的影响因素。
X射线产生过程:由阴极发射并在管电压(V)作用下向靶材高速运动的电子流为激发源,向靶材发射辐射。
根据射线谱特征分为连续X射线和特征X射线。
连续X射线:高速运动的电子与靶材相撞得到很大的负加速速度,缠身剧烈变化的电磁场。
极大数量的电子与靶材随机相撞,碰撞过程、条件和能量千变万化,产生波长不同而且连续的辐射,即连续X射线。
改变管电压V,管电流i均可影响连续谱。
V增加,λ0减小且I(λ)曲线上移;i增加,I(λ)上移,但λ0不变;靶材原子序数(Z)增加,也使I(λ)上移,且λ0不变。
特征X射线:管电压达到激发电压,使碰撞靶材的电子具有足够的能量,可是靶材原子内层产生空位,此时较外层电子将向内层跃迁产生辐射,即发射特征X射线。
特征谱线波长只有靶材序数有关,与V(V>激发电压)无关。
√1=c(Ζ−σ)(其中,c、σ是常数)λ9. 对比辐射的吸收与X 射线衰减导致的吸收之间的区别。
入射X射线通过物质,沿着透射方向强度明显下降的现象称为X射线的衰减。
该现象是由X 射线和物质发生相互作用,其能量转换或损失的结果。
辐射的吸收是辐射使物质粒子发生从低能级到高能级的能级跃迁,被选择性吸收的辐射光子能量应为跃迁后与跃迁前两个能级间的能量差。
10、掌握电子束与材料相互作用后产生的各种特征信号,及对应的材料分析测试方法。
11、掌握离子溅射的概念,了解如何实现材料纵深成分、形貌剖析过程。
溅射:能量为E0的入射离子轰击固体时,直接或间接地迫使固体表面许多原子运动,当表面原子获得足够的动量和能量背离表面运动时,就会引起表面粒子的发射。
离子溅射可用于去除样品表面微观尺度的材料,通过严格控制溅射过程可以一层层的剥蚀样品。
不同形态的溅射粒子间的比率与入射离子的性质和溅射条件有关,也与固体样品本身的性质和表面状态有关。
用离子溅射配合其他表面分析的方法可以实现材料的纵深成分和形貌的剖析。
12、电子束照射固体材料时,能够产生的相互作用。
(1)入射电子的散射;(2)入射电子对固体的激发;(3)受激发粒子在固体中的传播。
13、了解材料现代分析方法的分析检测基本步骤及对应的装置。
分析检测过程:①信号发生②信号检测③信号处理④信号读出;对应的分析仪器有信号发生器、检测器、处理器和读出装置等几个部分组成。
14、掌握材料分析的目的,如何利用那些信号来实现这些目的。
目的:研究材料的成分、结构、微观形貌与缺陷等,研究材料科学理论基础。
利用电磁辐射及运动的粒子束与物质相互作用,材料特殊的物理性质或电化学性质这些都可以达到材料分析的目的。
15、什么是电子显微分析?简述TEM、SEM 和AES 分析方法各自的特点及用途。
电子显微分析就是基于电子束与材料的相互作用而建立的材料现代分析方法。
16、对比名词、术语:元素定性分析和物相定性分析;元素定量分析和物相定量分析;晶体结构分析与物相定性分析;微区结构分析与微区形貌观察。
元素定性分析:确定样品中含有何种元素或有哪些元素组成;元素定量分析:确定样品中各元素的含量;物相定性分析:确定材料是由哪些相组成;物相定量分析:确定各个组成相的含量,比如体积分数或质量分数;晶体结构分析:确定晶态物质内部在原子尺度下的微观结构微区结构分析:微小区域内的微观结构微区形貌观察:微小区域内的形貌表征17、对于给定的分析任务,能够给出合理的一种或者几种分析方法。
18、 X 射线衍射如何产生及其本质,衍射波的两个基本特征,能够写出晶面指数表示的布拉格方程表达式,干涉指数表述的布拉格方程。
X 射线照射晶体,电子受迫振动产生相干散射;同一原子内各电子散射波相互干涉形成原子散射波。
由于晶体内各原子呈周期性有序排列,因此各原子散射波之间也存在固定的位相关系而出现干涉作用,在某些方向发生衍射。
X 射线衍射的本质就是晶体内各原子相干散射波叠加的结果。
衍射波的两个基本特征:衍射方向和强度。
布拉格方程:晶面指数:2d hkl nsin θ=λ干涉指数:2d HKL sin θ=λ19、 衍射产生的必要条件及其表述方式?(1)、布拉格方程:2d hkl nsin θ=λ;(2)、衍射矢量方程:S - S 0=R *HKL ,(|R *HKL |=λd HKL ⁄);(3)、厄瓦尔德图解:以矢量S 0起点(O )为圆心,|S 0|为半径做球,则三角形的另一个腰即矢量S 也在球面上,故可能发生反射的晶面的倒易点也一定落在球上。
(4)、劳埃方程:一维 a ∙(s −s 0)=Hλ20、掌握简单、体心、面心晶胞的结构因子的计算方法。
结构因子F HKL =∑f j nj=1℮2πi(Hx j +Ky j +Lz j ),其中x,y,z 分别是原子的坐标。
又有℮nπi =(−1)n例:面心立方晶胞的F 与|F|2值面心立方晶胞中有四个原子,坐标分别是(0,0,0),(1/2,1/2,0),(1/2,0,1/2),(0,1/2,1/2)。
F=f(℮0+℮(H+K )iπ+℮(H+L )iπ+℮(K+L )iπ)=f(1+(−1)H+K +(−1)K+L +(−1)H+L )因此,当H 、K 、L 全为奇数或者偶数使,F=4f;当H 、K 、L 为奇偶混合时,F=021、了解系统消光概念及衍射的充分必要条件。
因|F|2=0使得衍射线消失的现象称为系统消光。
由此可知:衍射产生的充要条件是衍射必要条件+|F|2≠022、了解各类材料多晶体样品X 射线衍射样品(粉末、脆性固体、韧性固体)的制备方法。
粉末:粉末样品经过粉碎、研磨、过筛(250~325目)等过程,最后粘接成细圆柱状(直径0.2~0.8㎜左右),长度10~15㎜.韧性材料应在真空或者保护气氛下进行退火,以清除加工应力。
23、了解德拜相机底片的三种安装方法及各自的用途。
正装法:物相分析反装法:测定点阵常数偏装法:校正底片收缩及半径不准确等因素产生的误差,适用于点阵常数的精确测定。
24、掌握立方晶系衍射花样标定基本过程及判断原则。
由立方晶系晶面间距公式与布拉格方程,可得sinθ2=λ24a2∙m对于同一底片同一物相个衍射线条的sinθ2的比(从小到大)就是各个线条相应晶面干涉指数平方和(m)的比。
立方系不同结构类型因消光规律不同,产生衍射各晶面的m顺序比也不同。
所以根据衍射线条的测量值计算出各线条的sinθ2的顺序比。
然后比较可确定该物相晶体结构类型及相应晶面的干涉指数。
25、辨析物相定性分析与物相定量分析概念。
物相定性分析:确定材料是由哪些相组成;物相定量分析:确定各个组成相的含量,比如体积分数或质量分数;26、握物性定性分析基本原理。
基本原理:组成物质的各种相都具有各自特定的晶体结构,因而具有各自的X射线衍射花样特征(衍射线位置和衍射强度)。
对于多相物质,其衍射花样是由其各组成相的衍射花样简单叠加而成。
制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化,将待分析样品的衍射花样与之进行对比,从而确定物质的组成相。